Тема лекций №12. Измерение малых цветовых различий

Высшая метрика цвета. Метрология цвета — наука об измерении координат цвета, условия наблюдения и измерения. Триадой красок, или основных излучений, можно воспроизвести совокупность цветов. Зная координаты этих цветов, можно построить фигуру, описывающую их положение в пространстве или на плоскости. На плоскости строится цветовой охват. Цветовой охват, построенный в трехмерном пространстве, — это цветовое тело.

Если координаты двух цветов совершенно одинаковы, то цвета одинаковы. Однако колориметрия не может дать ответ, насколько точно должны совпадать координаты, чтобы цвета не различались визуально. Эту задачу решает высшая метрика цвета (ВМЦ). Методами высшей метрики цвета определяют различие координат двух близких цветов (DЕ) или, по-другому, находят малые цветовые различия.

Воспроизведения малых цветовых различий. Под малыми цветовыми различиями понимают минимальный порог цветоразличения в условиях колориметрического опыта и аддитивного синтеза цвета. Сложность определения малых цветовых различий заключается в том, что с точки зрения нашего восприятия векторное цветовое пространство неоднородно в различных направлениях. Нет полного соответствия между физическими и психофизическими характеристиками цвета, что и наблюдается в основной международной системе CIEXYZ, где расстояния между двумя цветами не пропорциональны цветовым ощущениям. Если преобразовать цветовое пространство так, чтобы цвета в нем расположились равномерно, согласно физиологическим ощущениям, то законы Грассмана, основанные на сложении векторов, выполняться не будут. А выполнение этих законов, как было сказано выше, необходимо для расчета координат цвета.

Во-первых, предпринимались неоднократные попытки разработки сложных нелинейных формул для расчета DЕ в пространстве CIEXYZ.

Во-вторых, предпринимались попытки создания так называемого равноконтростного цветового пространства, соответствующего евклидовой метрике цветового пространства.

Пороговые эллипсы. Понятие о порогах цветразличения. Одним из первых шагов в направлении создания равноконтрастных систем явились пороговые эллипсы Джадда. Он применял методику Фехнера для оценки минимально заметных (пороговых) отличий от базового цвета. Поскольку цвет — величина трехмерная, то при изменении количеств основных изменяются все три параметра: светлота, цветовой тон и насыщенность. Измерения такого рода проводятся в визуальном колориметре. Мак-Адам расширил эти исследования из 1937 г. предложил график, изображенный и рис. 6.13. На этом графике показано, что пороговые эллипсы меняют форму, размер и направление осей при перемещении в пплоскости единичных цветов ху. При помощи эллипсов достаточно сложно измерить расстояние между двумя точками на графике ху, тем более что в разных частях графика изменяются направления осей и масштаб.

Рис. 12.1. Пороговые эллипсы Мак-Адама '

Позже принцип построения эллипсов Мак-Адама был использован при оценке равноконтрастных колориметрических систем. Равноконтрастная колориметрическая система — это система оценки цвета, в которой величины воспринимаемых глазом цветовых различий DЕ в данных условиях наблюдения пропорциональны евклидову расстоянию между соответствующими точками цветового пространства, при этом эллипсы Мак-Адама превращаются в окружности.

Остальные колориметрические системы неравноконтрастны. Здесь надо сделать серьезное уточнение. С введением равноконтрастных систем никто не отменяет основную практическую систему CIEXYZ, так как на ней базируется вся практическая колориметрия, все измерения. Только в этой системе действуют законы Грассмана, позволяющие рассчитывать координаты и другие физические характеристики цвета, остальные системы — производные, кроме CIERGB, которая выполняет функции контрольной, связанной со зрением человека напрямую.

Представитель отечественной науки Д.А.Шкловер предложил все равноконтрастные системы разделить на четыре группы.

1. Системы, использующие проективную трансформацию стандартного графика ху (аффинные преобразования).

2. Системы, в которых цветность излучения определяется по разности нелинейных функции координат цвета.

3. Системы, базирующиеся на атласах Манселла и Рихтера.

4. Системы, базирующиеся на исследованиях пороговых эллипсов Мак-Адама и Брауна.

Равноконтрастная система С1Е-76

После продолжительной дискуссии в МКО решили отказаться от единой формулы для определения цветовых различий. В 1976 г. была принята новая равноконтрастная система С1Е-76 (МКО-76), которая использует два равноконтрастных пространства CIELUV и CIELAB.

Система CIELUV представляет собой уточненное пространстваU^*V^*W^*, по приведенной классификации относится к п. 1, а в части преобразования светлот к п. 3. Система должна использоваться для оценки малых различий в аддитивном синтезе цвета, особенно в телевидении. Уточнения коснулись главным образом светлоты. Формула с использованием кубического корня довольно хорошо аппроксимирует полином пятой степени, определяющий изменение светлоты по атласу Манселла. Эта величина выражается координатой L, которая также используется в системе CIELAB. В 1,5 раза изменена координата u. Формулы координат цвета следующие:

(12.1)

(12.2 а)

(12.2 б)

(12.2в)

При расчете с использованием координат цвета

(12.2 г)

Яркость белой точки У₀ нормируется на 100, т.е. принимается, как всегда, что У₀= 100 единиц.

Формула расчета цветовых различий в этом пространстве

(12.3)

Система CIELAB базируется на нелинейных преобразованиях пространства ХУZ и основана на системе Манселла. Эта система предназначена для оценки малых цветовых различий в субтрактивном синтезе цвета. Очень активно используется в полиграфии в программах обработки изобразительной информации и представления изображений. Показатели цветности рассчитываются по следующим формулам через соответствующие координаты ХУ2(напомним, что светлота рассчитывается по формуле (12.1)):

(12.4); (12.5)

где.X_o, Y_o, Z_o— координаты цвета соответствующего стандартного колориметрического источника; X, У. 2— измеренные координаты цвета образца.

Приведенные выше формулы действуют для соотношений координат цвета образца и источника света, больших чем 0,008856.

Цветовой контраст между двумя цветами определяется по формуле

(12.6)

Использование CIELAB в системах управления цветом объясняется тем, что это стандартная колориметрическая система и с ее помощью описывают цвет равноконтрастной системе независимыми от устройств численными значениями, т.е. она позволяет проводить систематический контроль, данных о цвете, начиная с начала обработки оригинала вплоть до получения оттиска. Правда, система не свободна от недостатков.

Например, в системе CIEXYZ все построения ведутся в плоскости единичных цветов. На цветовом графике возможно определить доминирующую длину волны, относительную насыщенность и относительную яркость для единичных цветов, и все это— для различных колориметрических источников света.

Для сравнения цветового охвата в координатах LCH правильнее строить тело цветового охвата, а затем производить сравнения для одинаковых уровней яркости.

Для строгого колориметрического опыта, когда наблюдатель адаптирован к условиям рассматривания смешиваемых излучений в фотометре, величина DE для минимально различимых цветов определяется по уравнению (6.2.9).

Приблизительно ту же величину измеряют денситометры-колориметры и спектроколориметры. Чтобы выяснить, какую величину DЕ различает рядовой наблюдатель в условиях печатного цеха с использованием специальной световой установки с нормированной цветовой температурой, можно использовать так называемый «колориметрический тест.

Особенностью теста является то, что эталонные поля и поля сравнения различаются на величины от 1 до 5 DЕ. В результате ранжирования по пяти группам (1 —не различаются, 2 — едва различаются, 3 — различаются, 4 — заметно различаются. 5 — сильно различаются) было выяснено следующее. Глаз начинает различать близкие цвета по светлоте и цветовому тону в районе DЕ = 2±0,1, для DЕ =3,3±0.3 различие достаточно уверенное. Все, что имеет DЕ > 4. различается уверенно и относится в основном к рангу заметно различающихся цветов. Для памятных цветов оценки сдвигаются примерно на 0,5 DЕ в сторону лучшего различения (т.е. указанные значения уменьшаются на 0,5). Малонасыщенные цвета увереннее подвергаются ранжированию, чем насыщенные (рис. 12.2).

Рис. 12.2. Пороги цветораэличения в субтрактивном синтезе: Т — ненасыщенные цвета; 2 — насыщенные; 3 — памятные

Такие измерения проводились с использованием белого, серого и черного фона. Средние результаты дает сравнение на сером фоне. На белом и черном фоне результаты измерений значительно различаются, поэтому стандарты ИСО предполагают использование серого фона с плотностью приблизительно 0.7. Большое значение имеет соотношение между цветовым различием цветов объекта в условиях рассматривания и порогом их цветоразличения, определяемым в колориметрических условиях. Дело в том, что на условия рассматривания влияют очень многие факторы, например цвет, форма, размер, условия адаптации и т.д. Поэтому МКО разделяет значения цветового различия вообще и малого цветового различия. Считается, что малые цветовые различия находятся в диапазоне от 1 до 10 единиц DЕ. Различия более 10 единиц DЕ говорят о значительном цветовом контрасте.

Основная литература (осн. 1 [236-243])

Контрольные вопросы

Что такое метрология цвета?

Что выясняем из графика Мак-Адама?

Что дает понять система CIELAB?

Как определяют цветовой контраст между двумя цветами?

	Главная \| Случайная страница \| Контакты \| Мы поможем в написании вашей работы!